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See detailProcédé de fabrication d'un matériau hybride photosynthétique obtenu par encapsulation de micro-algues en vue de sa mise en oeuvre dans un photobioréacteur à biomasse fixée
Lox, Frédéric ULg; Crine, Michel ULg; Toye, Dominique ULg et al

Poster (2013, November 15)

La méthode d’encapsulation a une grande influence sur la productivité et sur la viabilité des microalgues car elle conditionne leur environnement immédiat au sein du matériau hybride. Le contrôle de la ... [more ▼]

La méthode d’encapsulation a une grande influence sur la productivité et sur la viabilité des microalgues car elle conditionne leur environnement immédiat au sein du matériau hybride. Le contrôle de la porosité, de la composition chimique et la stabilité mécanique est fondamental. Cette étape de recherche consiste en la détermination des formulations chimiques idéales (densité cellulaire, compositions chimiques, porosité,…) et des conditions de synthèse (précurseurs chimiques, conditions d’encapsulation sol-gel) des matériaux hybrides photosynthétiques avec des microalgues sélectionnées; la géométrie (forme et dimensions) d’un matériau hybride donné (densité cellulaire, composition chimique, porosité) a une grande influence sur le transfert de matière (CO2, nutriments) et sur la transmission de la lumière jusqu’aux microalgues et donc sur l’activité métabolique et la viabilité de celles-ci. Le projet FOTOBIOMAT (subsidié par le programme Greenomat de la Région wallonne) est réalisé conjointement par quatre institutions universitaires Université de Namur (UNAMUR), Université Catholique de Louvain (UCL), Université de Liège (ULg) et Université de Mons UMONS)). La composition de départ du MHPS a été déterminée par UNAMUR. Nous aborderons ici les étapes de conception, construction et mise au point d’un dispositif de fabrication en continu de billes de matériau hybride photosynthétique contenant une microalgue du genre Dunaniella ainsi que l’adaptation du protocole de synthèse des billes en vue de permettre une production importante puis une production en continu qui ont été développées par le Laboratoire de Génie Chimique (LGC) de l’Université de Liège. Nous présenterons des études sur la caractérisation des MHPSs : -le transfert de lumière au sein du matériau et la diffusion de composés tels qu’un colorant (la rhodamine B), un pigment (le b-carotène) ou une protéine (l’hémoglobine) d’une solution agitée aux billes ont été réalisées ainsi que des tests d’extraction de b-carotène encapsulé directement dans les billes (UMONS) ; -la résistance, la distribution de la composition, la surface spécifique et la porosité de la couche La méthode d’encapsulation a une grande influence sur la productivité et sur la viabilité des microalgues car elle conditionne leur environnement immédiat au sein du matériau hybride. Le contrôle de la porosité, de la composition chimique et la stabilité mécanique est fondamental. Cette étape de recherche consiste en la détermination des formulations chimiques idéales (densité cellulaire, compositions chimiques, porosité,…) et des conditions de synthèse (précurseurs chimiques, conditions d’encapsulation sol-gel) des matériaux hybrides photosynthétiques avec des microalgues sélectionnées; la géométrie (forme et dimensions) d’un matériau hybride donné (densité cellulaire, composition chimique, porosité) a une grande influence sur le transfert de matière (CO2, nutriments) et sur la transmission de la lumière jusqu’aux microalgues et donc sur l’activité métabolique et la viabilité de celles-ci. Le projet FOTOBIOMAT (subsidié par le programme Greenomat de la Région wallonne) est réalisé conjointement par quatre institutions universitaires Université de Namur (UNAMUR), Université Catholique de Louvain (UCL), Université de Liège (ULg) et Université de Mons UMONS)). La composition de départ du MHPS a été déterminée par UNAMUR. Nous aborderons ici les étapes de conception, construction et mise au point d’un dispositif de fabrication en continu de billes de matériau hybride photosynthétique contenant une microalgue du genre Dunaniella ainsi que l’adaptation du protocole de synthèse des billes en vue de permettre une production importante puis une production en continu qui ont été développées par le Laboratoire de Génie Chimique (LGC) de l’Université de Liège. Nous présenterons des études sur la caractérisation des MHPSs : -le transfert de lumière au sein du matériau et la diffusion de composés tels qu’un colorant (la rhodamine B), un pigment (le b-carotène) ou une protéine (l’hémoglobine) d’une solution agitée aux billes ont été réalisées ainsi que des tests d’extraction de b-carotène encapsulé directement dans les billes (UMONS) ; -la résistance, la distribution de la composition, la surface spécifique et la porosité de la couche externe des MHPS (UNAMUR) ; -la répartition des dimensions et de la densité des billes obtenue en fonction du mode de production (ULg). [less ▲]

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See detail« Product-oriented engineering » applied to the development of porous scaffolds for tissue engineering.
de Bien, Charlotte ULg; Ounally, Thameur; Collard, Valérie ULg et al

Poster (2013, November 15)

Ce travail vise à appliquer une approche « génie-orienté produit » à la fabrication de matrices poreuses synthétiques (scaffolds) susceptibles d’être utilisées en ingénierie tissulaire [1]. Parmi les ... [more ▼]

Ce travail vise à appliquer une approche « génie-orienté produit » à la fabrication de matrices poreuses synthétiques (scaffolds) susceptibles d’être utilisées en ingénierie tissulaire [1]. Parmi les différents polymères biosourcés et biodégradables déjà utilisés pour la fabrication de scaffolds, l’acide polylactique (PLA) a été choisi [2]. Des matrices poreuses ont été obtenues par un procédé de moussage par lyophilisation puis leur microstructure 2D/3D a été caractérisée par microtomographie à rayons X avant d’être mise en lien avec les conditions d’élaboration testées [3]. La diminution de la porosité ainsi que l’augmentation de l’épaisseur des parois avec l’augmentation de rapport polymère/solvant ont été confirmées. [less ▲]

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See detailEncapsulation de micro-algues dans un matériaux hybride alginate-silice et production de molécules à hautes valeur ajoutée
Duprez, Marie-Eve; Mirisola, A; Desmet, Jonathan et al

Poster (2013, October 10)

Les micro-algues sont des micro-organismes photosynthétiques. Leur croissance en milieu aqueux nécessite un apport lumineux (l = 400 à 700 nm) ainsi qu’un apport en carbone et en nutriments (N, P, S, etc ... [more ▼]

Les micro-algues sont des micro-organismes photosynthétiques. Leur croissance en milieu aqueux nécessite un apport lumineux (l = 400 à 700 nm) ainsi qu’un apport en carbone et en nutriments (N, P, S, etc.). Certaines souches, Dunaliella sp. par exemple, sont couramment utilisées dans le cadre de la biosynthèse de caroténoïdes[1] (b-carotène, lutéine entre autres). Quelques recherches ont montré qu’il était possible de réaliser l’extraction in situ des métabolites produits dans un réacteur biphasique (le b-carotène hydrophobe est extrait dans une phase organique biocompatible telle que le décane ou le dodécane) [2,3,4,5]. Le projet FOTOBIOMAT (subsidié par le programme Greenomat de la Région Wallonne – Belgique) a pour but de développer un nouveau type de photobioréacteur dans lequel sont mises en oeuvre les micro-algues encapsulées dans des billes constituées d’un matériau hybride. Le processus de photosynthèse est ainsi utilisé afin de convertir du CO2 en composés à haute valeur ajoutée (b-carotène p. ex.). La viabilité des micro-algues encapsulées doit être très importante (min. 6 mois). Idéalement, le b-carotène produit devrait être récupéré par une voie “propre” et ce, quasi en continu. [less ▲]

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See detailEncapsulation de micro-algues dans un matériaux hybride alginate-silice et production de molécules à hautes valeur ajoutée
Duprez, Marie-Eve; Mirisola, A.; Rooke, Joanna et al

Poster (2013, October 10)

Les micro-algues sont des micro-organismes photosynthétiques. Leur croissance en milieu aqueux nécessite un apport lumineux (l = 400 à 700 nm) ainsi qu’un apport en carbone et en nutriments (N, P, S, etc ... [more ▼]

Les micro-algues sont des micro-organismes photosynthétiques. Leur croissance en milieu aqueux nécessite un apport lumineux (l = 400 à 700 nm) ainsi qu’un apport en carbone et en nutriments (N, P, S, etc.). Certaines souches, Dunaliella sp. par exemple, sont couramment utilisées dans le cadre de la biosynthèse de caroténoïdes[1] (b-carotène, lutéine entre autres). Quelques recherches ont montré qu’il était possible de réaliser l’extraction in situ des métabolites produits dans un réacteur biphasique (le b-carotène hydrophobe est extrait dans une phase organique biocompatible telle que le décane ou le dodécane) [2,3,4,5]. Le projet FOTOBIOMAT (subsidié par le programme Greenomat de la Région Wallonne – Belgique) a pour but de développer un nouveau type de photobioréacteur dans lequel sont mises en oeuvre les micro-algues encapsulées dans des billes constituées d’un matériau hybride. Le processus de photosynthèse est ainsi utilisé afin de convertir du CO2 en composés à haute valeur ajoutée (b-carotène p. ex.). La viabilité des micro-algues encapsulées doit être très importante (min. 6 mois). Idéalement, le b-carotène produit devrait être récupéré par une voie “propre” et ce, quasi en continu. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailLe « génie orienté produit » appliqué à l’élaboration de matrices poreuses pour l’ingénierie tissulaire.
de Bien, Charlotte ULg; Ounally, Thameur ULg; Collard, Valérie ULg et al

in Récents Progrès en Génie des Procédés (2013, October 08)

Ce travail vise à appliquer une approche « génie-orienté produit » à la fabrication de matrices poreuses synthétiques (scaffolds) susceptibles d’être utilisées en ingénierie tissulaire. Parmi les ... [more ▼]

Ce travail vise à appliquer une approche « génie-orienté produit » à la fabrication de matrices poreuses synthétiques (scaffolds) susceptibles d’être utilisées en ingénierie tissulaire. Parmi les différents polymères biosourcés et biodégradables déjà utilisés pour la fabrication de scaffolds, l’acide polylactique (PLA) a été choisi. Des matrices poreuses ont été obtenues par un procédé de moussage par lyophilisation puis leur microstructure 2D/3D a été caractérisée par microtomographie à rayons X avant d’être mise en lien avec les conditions d’élaboration testées. La diminution de la porosité ainsi que l’augmentation de l’épaisseur des parois avec l’augmentation de rapport polymère/solvant ont été confirmées. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailConvective Drying of Mixtures of Sewage Sludge and Sawdust in a Fixed Bed
Li, Jie ULg; Fraikin, Laurent ULg; Salmon, Thierry ULg et al

Conference (2013, October 04)

This work is part of a project aiming at developing a renewable fuel for gasification purposes, through the convective drying of sludge/wood mixtures. The first step consists in characterizing the drying ... [more ▼]

This work is part of a project aiming at developing a renewable fuel for gasification purposes, through the convective drying of sludge/wood mixtures. The first step consists in characterizing the drying behaviour of sludge/sawdust mixtures, in a convective fixed bed dryer. In particular, the influence of the mixing step (no mixing against 30 s at 40 rpm) and the sawdust/sludge ratio (1/9, 2/8, 3/7 and 4/6 on a dry basis) have been investigated, as well as the drying temperature (50 °C, 80 °C and 110 °C). As showed in a previous work, the addition of dry matter into sludge has an impact on the initial 3D structure of the bed of extrudates to be dried. Moreover, it is well known that the volume shrinkage occurring during sludge drying will affect the drying velocity. In this study, X-ray tomography, a non-invasive imaging technique, is used to assess changes in volume, porosity and exchange surface between the beginning and the end of the drying process. Results first confirm the importance of the mixing step on the drying behaviour: the drying rate of the mixed sludge is slower than the one of original sludge. Nevertheless the addition of sawdust is shown to have a positive impact on the drying process from mass ratio of 2/8, with observed drying rates higher than for the original sludge. During the whole drying process, the volume and exchange surface of the sample increase and the porosity decreases as the mass ratio increases. These results indicate that the air and the sample contact more fully with more sawdust addition, resulting from bed expansion and exchange surface increase. Hence, the heat and mass transfer efficiency between the air and the material increases and consequently the drying rate. Further work will be done in order to assess the impact of the drying temperature and to characterize the behaviour of these samples during pyrolysis using thermo gravimetric analysis. [less ▲]

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See detailModeling post-combustion CO2 capture with assessment of solvent degradation
Léonard, Grégoire ULg; Belletante, Ségolène; Cabeza Mogador, Bruno et al

Conference (2013, October)

Post-combustion CO2 capture in power plants is one of the most mature technologies for a short-term and large-scale decrease of CO2 emissions while simultaneously addressing the growing global energy ... [more ▼]

Post-combustion CO2 capture in power plants is one of the most mature technologies for a short-term and large-scale decrease of CO2 emissions while simultaneously addressing the growing global energy demand. CO2 is chemically absorbed in an amine solvent that can be regenerated at higher temperature, producing a pure CO2 stream. However, the large impact of this technology on the power plant efficiency and the environmental penalty are the main drawbacks for large-scale implementation. In this work, an innovative approach combining process modeling and evaluation of the environmental penalty due to amine degradation is presented. Based on experimental results, the kinetics of solvent oxidative and thermal degradation is estimated and included in the process model developed in Aspen Plus. Using this model, the influence of operating parameters like the oxygen concentration in the flue gas or the solvent regeneration pressure is studied. This model is a first step for a multi-objective optimization of the CO2 capture process, assessing both energy and environmental penalties of this technology. [less ▲]

Detailed reference viewed: 32 (5 ULg)
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Peer Reviewed
See detailDéveloppement d'un dispositif de trajectographie optique nécessaire pour la caractérisation expérimentale par une approche Euler-Lagrange des écoulements dans des bioréacteurs à cuve agitée
Collignon, Marie-Laure ULg; Delafosse, Angélique ULg; Delvigne, Frank ULg et al

in Récents Progrès en Génie des Procédés (2013, October)

Les bioréacteurs à cuve agitée sont des dispositifs largement utilisés dans l’industrie pharmaceutique. Les performances globales des cultures menées dans ces bioréacteurs dépendent fortement de ... [more ▼]

Les bioréacteurs à cuve agitée sont des dispositifs largement utilisés dans l’industrie pharmaceutique. Les performances globales des cultures menées dans ces bioréacteurs dépendent fortement de l’environnement physico-chimique et hydrodynamique local rencontré par les microorganismes et ce au cours du temps. Pour parvenir à caractériser cet historique de conditions locales rencontrées, une approche Euler-Lagrange doit être adoptée. La difficulté dans ce type d’approche est d’être capable de mesurer de manière fiable la trajectoire suivie par le microorganisme au sein du bioréacteur. Pour ce faire, le Laboratoire de Génie Chimique de l’Université de Liège a conçu un dispositif de trajectographie optique. L’objectif de cet article est de présenter ce dispositif, les développements qui ont été nécessaire à sa mise en œuvre et les résultats obtenus. Le dispositif se compose de deux caméras observant selon deux axes de l’espace un bioréacteur rétro-éclairé par des panneaux leds. La trajectoire suivie par une particule noire en gel d’alginate de calcium de 491 µm de diamètre est construite à partir des images acquises par ces deux caméras préalablement modélisée par un modèle pinhole et traitées par une approche rationnée. La validité des trajectoires mesurées a été prouvée dans un bioréacteur de 20 L mélangé par une hélice TTP en comparant les champs de vitesse moyen et d’énergie cinétique turbulent extraits de la trajectoire avec ceux obtenus par la technique eulérienne Stéréo P.I.V. La convergence de ces deux champs avec le temps d’acquisition de la trajectoire a également été démontrée. [less ▲]

Detailed reference viewed: 50 (21 ULg)
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Peer Reviewed
See detail"Product-oriented engineering" applied to the development of porous scaffolds for tissue engineering.
de Bien, Charlotte ULg; Ounally, Thameur ULg; Collard, Valérie ULg et al

in Procedia Engineering (2013, September 02)

This work applies a “product-oriented engineering” approach to the development of porous scaffolds for tissue engineering. Polylactic acid scaffolds were obtained by a freeze-drying process. Their 2D/3D ... [more ▼]

This work applies a “product-oriented engineering” approach to the development of porous scaffolds for tissue engineering. Polylactic acid scaffolds were obtained by a freeze-drying process. Their 2D/3D microstructure was characterized by X-ray microtomography and related to the operating conditions used. Two types of scaffold end-use properties were characterized in relation to their microstructure: the mechanical and the transport properties. Scaffold young's modulus was computed from data measured on tension-compression devices. To evaluate the permeability, Darcy’s experiments were carried out. The obtained results allowed highlighting the quantitative relationships existing between elaboration conditions, microstructure and end use properties of the fabricated PLA scaffolds. [less ▲]

Detailed reference viewed: 53 (25 ULg)
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Peer Reviewed
See detailOptimal conception of a post-combustion CO2 capture unit with assessment of solvent degradation
Léonard, Grégoire ULg; Toye, Dominique ULg; Heyen, Georges ULg

Poster (2013, September)

Solvent degradation may be a major drawback for the large-scale implementation of post-combustion CO2 capture due to amine consumption and emission of degradation products. A kinetics model describing ... [more ▼]

Solvent degradation may be a major drawback for the large-scale implementation of post-combustion CO2 capture due to amine consumption and emission of degradation products. A kinetics model describing solvent oxidative and thermal degradation has been developed based on experimental results. This model has been included into a global Aspen Plus model of the CO2 capture process, so that optimal operating conditions can be identified to minimize both energy and environmental impacts of the process. [less ▲]

Detailed reference viewed: 44 (18 ULg)
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Peer Reviewed
See detailCaractérisation expérimentale et modélisation des conditions de mise en suspension homogène d’un solide dans une cuve agitée industrielle
Calvo, Sébastien ULg; Delafosse, Angélique ULg; Collignon, Marie-Laure ULg et al

in Récents Progrès en Génie des Procédés (Cd-ROM) (2013, September)

In this work, we study the conditions needed to reach homogeneous distribution of solid particles of aluminium salts in water inside a GRC bottom shape stirred tank of 70L equipped with Pfaudler RCI type ... [more ▼]

In this work, we study the conditions needed to reach homogeneous distribution of solid particles of aluminium salts in water inside a GRC bottom shape stirred tank of 70L equipped with Pfaudler RCI type impeller and three equispaced vertical baffles. The aim of the present study is to develop a CFD model describing the quality of particle distribution at the industrial scale. This model, validated with experimental data, is afterward used to developed scale-up and scale-down correlation to predict the minimum impeller speed needed to reach homogeneous solid distribution Nhs. The commercial CFD tool Fluent 14 is used to model the fluid flow and the solid particle distribution in the tank. The 3D geometry of the tank and the associated mesh are realized respectively by Ansys 14 DesignModeler and Meshing. The Sliding-Mesh approach is used to take into account the impeller motion. Assuming that only the continuous phase is present, the fluid flow dynamics may be simulated independently using the wellknown k-ε turbulence model. The behaviour of the liquid-solid mixture is then described implementing the Eulerian Mixture model. Liquid velocity fields simulated by CFD have been validated by comparison with PIV (Particle Image Velocimetry) measurements. Computed Nhs is well compared to experimental data obtained with a nephelometric probe. Results obtained at different scales allowed correlating Nhs and volumetric power consumption. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailExperimental characterisation and modelling of homogeneous solid suspension in an industrial stirred tank
Calvo, Sébastien ULg; Delafosse, Angélique ULg; Collignon, Marie-Laure ULg et al

in Advances in Mechanical Engineering (2013), Volume 2013

In this work, we study the conditions needed to reach homogeneous distribution of aluminium salts particles in water inside a torispherical bottom shaped stirred tank of 70 L equipped with a Pfaudler RCI ... [more ▼]

In this work, we study the conditions needed to reach homogeneous distribution of aluminium salts particles in water inside a torispherical bottom shaped stirred tank of 70 L equipped with a Pfaudler RCI type impeller and three equispaced vertical baffles. The aim of the present study is to develop a CFD model describing the quality of particle distribution in industrial scale tanks. This model, validated with experimental data, is used afterwards to develop scale-up and scale-down correlations to predict the minimum impeller speed needed to reach homogeneous solid distribution Nhs.The commercial CFD software Fluent 14 is used to model the fluid flow and the solid particle distribution in the tank. Sliding Mesh approach is used to take the impeller motion into account. Assuming that the discrete solid phase has no influence on the continuous liquid phase behaviour, the fluid flow dynamics is simulated independently using the well-known k-ε turbulence model. The liquid-solid mixture behaviour is then described by implementing the Eulerian Mixture model. Computed liquid velocity fields are validated by comparison with PIV measurements. ComputedNhs were found to be in good agreement with experimental measurements. Results fromdifferent scales allowed correlating Nhs values to the volumetric power consumption. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailIn vitro study of fibroblasts (L929) and osteoblasts (MG-63) within networks differing in fiber density.
Lombart, François ULg; Alexandre, Diane ULg; de Bien, Charlotte ULg et al

Poster (2013, June 18)

Animal cells are typically cultivated in vitro on 2D surfaces therefore in conditions totally differing from their 3D in vivo environments. It is therefore really attractive to generate better in vitro ... [more ▼]

Animal cells are typically cultivated in vitro on 2D surfaces therefore in conditions totally differing from their 3D in vivo environments. It is therefore really attractive to generate better in vitro animal cell models where animal cells can adhere and proliferate within a 3D networks. When facing to a third dimension, the design of the scaffolds tailored to support the organization and communication of cells should favor at least cell adhesion, proliferation and differentiation, while promoting nutrient, gas (O2 / CO2) and waste product diffusion. In order to construct this in vitro model, we have compared the cell reactivity of two model cell lines fibroblaste L 929 and osteoblaste MG-63 within three 3D networks differing in fiber density. This parameter has been altered in order to increase progressively the total surface exposed to the cells, whilst increasing correspondingly the mean pore size and total porosity of the network, whilst keeping the same architecture and surface chemistry of the fibers within the scaffold. [less ▲]

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Peer Reviewed
See detailDynamic Modeling and control of a pilot CO2 postcombustion capture plant
Léonard, Grégoire ULg; Cabeza Mogador, Bruno; Belletante, Ségolène et al

Poster (2013, June)

A dynamic model of a post-combustion capture pilot plant is developed using Aspen Plus Dynamics. An innovative process control strategy is studied for regulating the water balance of the process. A ... [more ▼]

A dynamic model of a post-combustion capture pilot plant is developed using Aspen Plus Dynamics. An innovative process control strategy is studied for regulating the water balance of the process. A washing section where the flue gas from the absorber is washed with cold water is included to the process in order to reduce the emissions of amine to the air. Control of the water balance in the solvent loop is successfully achieved by changing the washing water temperature. In previous publications regarding CO2 capture pilot plants, the regulation of the water balance always required a water make-up flow which appears here as unnecessary. Rejection of disturbances and different load reduction scenarios are tested to confirm the efficiency of this strategy. Potential operational problems of this control strategy are identified and solved. [less ▲]

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